Производство и обработка деталей из углеродного волокна

2025-09-09 09:57:41

Композиты из углеродного волокна с их исключительным соотношением прочности и веса и свободой дизайна меняют структуру производства современных промышленных компонентов. В этой статье мы рассмотрим шесть основных этапов производства компонентов из углеродного волокна и раскроем секреты создания высококачественных композитных изделий.

1. Резка препрега: точность начинается

Производство компонентов из углеродного волокна обычно начинается с препрега. Препреги делятся на два типа: термореактивные и термопластичные. Термореактивные препреги требуют хранения при низких температурах, их необходимо вынимать из холодного хранилища и охлаждать перед использованием; С другой стороны, термопластичные препреги можно использовать напрямую. Из двух типов углеродного волокна наиболее широко используется термореактивный. В этой статье основное внимание уделяется изделиям из термореактивного углеродного волокна. На основе проектных чертежей эти препреги разрезаются с помощью режущей системы, позволяющей точно придать желаемую форму и размер с допусками в пределах ±0,1 мм. Это обеспечивает точность контура сложных деталей и подготавливает их к последующей обработке.

2. Дизайн макета: тщательно проработанный слой за слоем

Каждый компонент имеет свою собственную уникальную настройку инструментов, которая определяет способ укладки препрега. Дизайн макета имеет решающее значение, поскольку он напрямую влияет на производительность конечного продукта. Основываясь на реальных требованиях к производительности продукта, инженеры используют метод конечных элементов для обратного проектирования плана компоновки, определяя ориентацию и количество слоев для обеспечения прочности и устойчивости конструкции. Этот процесс трудоемкий, но каждая деталь должна тщательно контролироваться, чтобы обеспечить высокое качество конечного продукта. Технология градиентной укладки реализована в ключевых несущих зонах, что позволяет увеличить количество локальных слоев до более чем 80, что значительно повышает эффективность несущей способности конструкции.

3. Процесс формования: создание идеальной формы

Формование — ключевой этап превращения препрега в готовый компонент. Общие методы формования включают высокотемпературное компрессионное формование и формование в автоклаве. Выбор зависит от конкретных требований к компоненту, таких как структурная сложность, стандарты производительности и бюджет затрат. Высокотемпературное компрессионное формование больше подходит для небольших и сложных компонентов, тогда как автоклавное формование больше подходит для крупных монолитных компонентов. В ходе этих процессов формования создается исходная заготовка компонента из углеродного волокна, но это только первый шаг.

4. Прецизионная обработка: стремление к совершенству

После формования заготовка требует дальнейшей обработки, чтобы соответствовать окончательным требованиям дизайна. Этот этап включает в себя резку и сверление на станке с ЧПУ, чтобы обеспечить точность компонентов и соблюдение требований к сборке. Из-за уникальных свойств углеродного волокна процесс обработки требует пристального внимания к выбору инструмента и настройке рабочих параметров, чтобы избежать таких проблем, как выдергивание волокна и отделение матрицы. Например, инструменты с алмазным покрытием используются с минимальной технологией смазки, скорость шпинделя достигает 20 000 об/мин, а скорость подачи оптимизирована до 800 мм/мин. Это обеспечивает точность обработки IT7 и шероховатость поверхности Ra ≤ 0,8 мкм.

5. Обработка поверхности: улучшение внешнего вида и функциональности.

После отделки детали из углеродного волокна подвергаются поверхностной обработке. Большинство продуктов, производимых Zhishang New Materials, подвергаются трехэтапному процессу нанесения покрытия, который мы называем трехэтапной системой покрытия. Сначала детали очищаются и удаляется разделительный состав. Затем наносится грунтовка для улучшения адгезии. Наносится средний слой цветной краски или функциональных требований. Например, на этом этапе потребуются проводящие/износостойкие ролики полюсных наконечников из углеродного волокна. Наконец, наносится третий слой верхнего покрытия для улучшения эстетики изделия. Например, поверхность манипулятора робота из углеродного волокна должна иметь зеркальную поверхность, что достигается при нанесении третьего слоя верхнего покрытия.

6. Проверка качества: строгий контроль качества.

Этот этап предполагает строгий контроль качества готовой продукции. Методы включают промышленное компьютерное сканирование для обнаружения внутренних дефектов, трехмерное координатное измерение основных размеров и усталостные испытания для моделирования условий эксплуатации для проверки точности размеров, качества внешнего вида и фактических характеристик. Только образцы, прошедшие все проверки, допускаются к массовому производству. Тестирование на месте также важно, особенно на этапе проверки, чтобы гарантировать, что каждый компонент соответствует требованиям конечного пользователя.

По мере ускорения промышленного развития компоненты из углеродного волокна стремятся к большей интеграции и функциональности. Только создав совместную инновационную платформу для материалов, процессов и оборудования и добившись прорывов в ключевых технологиях, таких как одноэтапное формование сложных компонентов и интеллектуальное онлайн-обнаружение, мы сможем лучше продвигать преимущества применения промышленных деталей из углеродного волокна и придать новый импульс производству высокотехнологичного оборудования.